Syfte och princip för drift av spänningstransformatorer

En klassisk spänningstransformator (VT) är en enhet som omvandlar ett värde till ett annat. Processen åtföljs av delvis strömförlust, men det är motiverat i situationer där det är nödvändigt att ändra ingångssignalens parametrar. Vid utformningen av en sådan transformator tillhandahålls lindningselement, med korrekt beräkning av vilken det är möjligt att erhålla den erforderliga utspänningen.

Syfte och funktionsprincip

Huvudsyftet med spänningstransformatorer är att konvertera insignalen till den nivå som anges av användarens uppgifter - när driftspotentialen behöver minskas eller ökas. Detta kan uppnås på grund av principen om elektromagnetisk induktion, formulerad som en lag av forskarna Faraday och Maxwell. Enligt honom, i varje slinga som ligger nära en annan liknande vändning av tråden, induceras en EMF med en ström, proportionell mot flödet av magnetisk induktion som tränger igenom dem. Storleken på denna induktion i transformatorns sekundärlindning (som består av många sådana varv) beror på strömmen i primärkretsen och på antalet varv i båda spolarna.

Strömmen i transformatorns sekundärlindning och spänningen vid den belastning som är ansluten till den bestäms endast av förhållandet mellan antalet varv i båda spolarna. Lagen om elektromagnetisk induktion låter dig korrekt beräkna parametrarna för en enhet som överför effekt från ingång till utgång med det önskade förhållandet mellan ström och spänning.

Vad är skillnaden mellan en strömtransformator och en spänningstransformator

Huvudskillnaden mellan strömtransformatorer (CT) och spänningsomvandlare är deras olika funktionella syfte. De förstnämnda används endast i mätkretsar, vilket gör att nivån för den kontrollerade parametern kan reduceras till ett acceptabelt värde. De senare är installerade i växelströmsledningar och utspänningar som används för att driva den anslutna hushållsutrustningen.

Deras skillnader i design är följande:

• som primärlindning i strömtransformatorer används strömförsörjningsbussen på vilken den är monterad;
• parametrarna för sekundärlindningen är utformade för anslutning till en mätanordning (till exempel en elektrisk mätare i ett hus);
• i jämförelse med VT är strömtransformatorn mer kompakt och har en förenklad kopplingskrets.

Ström- och spänningstransformatorer uppfyller olika krav när det gäller noggrannheten hos de omvandlade värdena. Om denna indikator är mycket viktig för en mätanordning är det av sekundär betydelse för en spänningstransformator.

Klassificering av spänningstransformatorer

Enligt den allmänt vedertagna klassificeringen är dessa enheter, beroende på deras syfte, uppdelade i följande huvudtyper:

• transformatorer med och utan jordning;
• mätinstrument;
• autotransformatorer;
• speciella matchningsanordningar;
• isolering och topptransformatorer.

Den första av dessa sorter används för att leverera avbrottsfri strömförsörjning till konsumenten i en för honom acceptabel form (med erforderlig amplitud). Kärnan i deras handling är att omvandla en potentialnivå till en annan för att senare överföra till lasten.Trefasanordningar installerade vid en transformatorstation möjliggör till exempel minskning av höga spänningar från 6,3 och 10 kV till ett hushållsvärde på 0,4 kV.

Autotransformatorer är de enklaste induktiva konstruktionerna som har en lindning med kranar för att justera utspänningen. Matchande produkter installeras i kretsar med låg ström, vilket säkerställer överföring av kraft från ett steg till ett annat med minimala förluster (med maximal effektivitet). Med hjälp av så kallade "isolering" -transformatorer är det möjligt att organisera den elektriska isoleringen av kretsar med hög och låg spänning. Således garanteras skyddet av husets ägare eller sommarstugan från högpotential elektrisk stöt. Dessutom låter denna typ av givare dig:

• överföra el från källa till konsument i önskad och säker form;
• skydda lastkretsar med känsliga enheter som ingår i dem från elektromagnetisk störning;
• blockera inmatningen av en konstant strömkomponent i arbetskretsarna.

Topptransformatorer är en annan typ av enheter som omvandlar elektrisk energi. De används för att bestämma polariteten hos pulssignaler och matcha den med utgångsparametrarna. Denna typ av omvandlare är installerad i signalkretsar i datorsystem och radiokommunikationskanaler.

Instrumentspänning och strömtransformatorer

Speciella instrumenttransformatorer är en speciell typ av omvandlare som tillåter övervakningsenheter att ingå i strömkretsar. Deras huvudsyfte är att omvandla ström eller spänning till ett värde som är bekvämt för att mäta nätverksparametrar. Behovet av detta uppstår i följande situationer:

• vid avläsning med elektriska mätare;
• om spännings- och strömskyddsreläer är installerade i strömförsörjningskretsar;
• om det finns andra automatiseringsenheter i den.

Mätare klassificeras efter design, installationstyp, transformationsförhållande och antal steg. Enligt den första funktionen är de inbyggda, genom passage och stöd, och på plats - externa eller avsedda för installation i slutna ställverksceller. Enligt antalet omvandlingssteg är de uppdelade i ensteg och kaskad, och enligt omvandlingsförhållandet - i produkter som har ett eller flera värden.

Funktioner för VT-drift i nätverk med isolerad och jordad nollpunkt

Elektriska högspänningsnät finns i två versioner: med en isolerad neutral buss eller med en kompenserad och jordad neutral. Det första sättet att ansluta nollpunkten gör att du inte kan koppla bort nätverket vid enfas (OZ) eller bågfel (DZ). PUE tillåter drift av ledningar med en isolerad neutral i upp till åtta timmar med enfasförslutning, men med förbehållet att just nu pågår arbete för att eliminera felet.

Skador på elektrisk utrustning är möjliga på grund av en ökning av fasspänningen till linjär och det efterföljande utseendet på en alternerande båge. Oavsett orsak och driftsätt är detta den farligaste typen av kortslutning med en stor överspänningsfaktor. Det är i det här fallet att sannolikheten för ferroresonans i nätverket är hög.

Ferroresonantkretsen i kraftnätverk med en isolerad neutral är en kedja med noll sekvens med icke-linjär magnetisering. En trefas icke-jordad VT är i huvudsak tre enfasstransformatorer anslutna på ett stjärnstjärnigt sätt. Med överspänning i zonerna där den är installerad ökar induktionen i sin kärna med cirka 1,73 gånger, vilket orsakar ferroresonans.

För att skydda mot detta fenomen har speciella metoder utvecklats:

• tillverkning av VT och TT med låg självinduktion;
• införandet av ytterligare spjällelement i deras krets;
• tillverkning av 3-fas transformatorer med ett enda magnetiskt system i 5-stavs design;
• jordning av den neutrala ledningen genom en strömbegränsande reaktor;
• användning av kompensationslindningar osv.
• användning av reläkretsar som skyddar VT-lindningarna från överström.

Dessa åtgärder skyddar mäta VT: er, men löser inte helt säkerhetsproblemet. Jordade enheter installerade i nätverk med en isolerad neutral buss kan hjälpa till i detta.

Arten av driften av lågspänningstransformatorer i lägen med en jordad neutral kännetecknas av ökad säkerhet och en signifikant minskning av ferroresonansfenomen. Dessutom ökar deras användning känslighet och selektivitet för skydd i en enfas krets. Denna ökning blir möjlig på grund av att transformatorns induktiva lindning ingår i jordkretsen och kortvarigt ökar strömmen genom den installerade skyddsanordningen.

PUE ger en motivering för tillåtligheten av kortvarig jordning av neutralen med en liten induktans för VT-lindningen. För detta används automatisering i nätverket, som med strömkontakter, när en OZ inträffar, efter 0,5 sekunder, kort kopplar transformatorn till samlingsskenorna. På grund av effekten av en solid jordad neutral börjar en ström begränsad av induktansen hos VT att strömma i skyddskretsen i händelse av ett enfas jordfel. Samtidigt är dess värde tillräckligt för att utlösa skyddet mot OZ och skapa förutsättningar för att släcka en farlig bågeurladdning.